Lợi Ích Của Phần Mềm Mô Phỏng In 3D

Có bao giờ bạn thắc mắc làm sao để có thể giảm thiểu được những rủi ro phổ biến như in thất bại, đặt support không hiệu quả,… khi in 3D kim loại chưa?  

In 3D kim loại là một quy trình đòi hỏi sự hiểu biết sâu về quy trình thiết kế và sản xuất. Khi in 3D, các bộ phận kim loại có thể có đặc tính cơ học kém do độ xốp hoặc bị biến dạng do ứng suất dư. Điều này có thể dẫn đến việc bộ phận cần phải được in đi in lại nhiều lần để có thể tạo ra được bản hoàn thiện nhất 

Để có thể khắc phục toàn bộ những vấn đề hiện hữu, phần mềm mô phỏng chính là chìa khóa để trả lời cho câu hỏi trên.

 

Phần Mềm Mô Phỏng Sẽ Đem Lại

⚡ Cơ hội thành công cao hơn: Phần mềm mô phỏng có thể giúp tránh các bản in bị lỗi bằng cách đánh giá thiết kế và hiệu suất của một bộ phận. 

⚡ Hiểu rõ hơn về quy trình sản xuất bồi đắp: Với mô phỏng quy trình in 3D, kỹ sư vận hành máy in có thể hiểu các biến chính như hướng in, công suất và tốc độ laser, vị trí của các cấu trúc hỗ trợ (support structures). 

⚡ Tối ưu hóa sản xuất: Mô phỏng giúp giảm xác suất biến dạng bộ phận, do đó, tốc độ sản xuất và xử lý hậu kỳ sau khi in sẽ tăng lên. 

⚡ Giảm chi phí: Mô phỏng bộ phận có thể giảm tổng chi phí của quá trình sản xuất bồi đắp bằng cách giảm thiểu lãng phí vật liệu do in lỗi. 

Với những ưu điểm kể trên, có thể thấy phần mềm mô phỏng sẽ giúp quy trình sản xuất bồi đắp diễn ra một cách hiệu quả, thuận lợi hơn. Ngày nay hiện có rất nhiều phần mềm mô phỏng, đặc biệt là trong lĩnh vực in 3D. Bài viết này sẽ giới thiệu đến bạn đọc 5 phần mềm mô phỏng phổ biến nhất hiện nay dành cho người mới bắt đầu và người có kinh nghiệm. 

 

I. Hexagon’s Simufact  

Giải pháp phần mềm Simufact là một sản phẩm được phát triển bởi Hexagon (công ty hàng đầu thế giới về các giải pháp thực tế kỹ thuật số, kết hợp cảm biến, phần mềm và công nghệ tự động) cho phép mô phỏng một loạt các quy trình tạo hình, hàn cũng như quy trình in 3D kim loại để tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm chi phí và thời gian nghiên cứu, đồng thời cải thiện chất lượng sản phẩm.

 

 

A red text on a black background

Description automatically generated

 

 

Các giải pháp phần mềm Simufact được chia thành ba dòng sản phẩm được phát triển theo yêu cầu cụ thể của từng quy trình riêng lẻ: Simufact Forming, Simufact Welding và Simufact Additive. 

 

 

Bài viết sẽ đề cập sâu về dòng sản phẩm dành cho in 3D – Simufact Additive. Đây là một giải pháp phần mềm mở rộng để mô phỏng các quy trình sản xuất bồi đắp dựa trên kim loại, tập trung vào quy trình nấu chảy lớp bột (L-PBF) và phun chất kết dính kim loại (MBJ). Simufact Additive là giải pháp phần mềm được thiết kế để dự đoán và bù đắp cho sự biến dạng, ứng suất dư và phân bố nhiệt độ trong suốt quá trình in, xử lý nhiệt, cắt, ép đẳng tĩnh nóng (HIP) cũng như các quy trình gia công hầu như trước khi bộ phận được sản xuất bằng máy in kim loại 3D thực tế.

 

1. Các chức năng mà Simufact Addtive mang lại cho người dùng

1.1. Chuẩn bị trước khi in 

- Giao diện đồ họa thân thiện 

- Tạo cấu trúc hỗ trợ nhanh chóng và thông minh 

- Người dùng có thể định hướng, sắp xếp bộ phận in 3D một cách dễ dàng 

1.2. Mô phỏng biến dạng 

- Sử dụng công nghệ giải MARC được phát triển bởi Hexagon 

- Mô phỏng các biến dạng có thể diễn ra trong quy trình in 

- Tự động bồi đắp vào các phần bị thiếu hụt của bộ phận in 

- Đảm bảo in thành công từ lần đầu tiên 

1.3. Xác định và giảm thiểu rủi ro in 

- Sử dụng phương pháp cơ học đến phân tích tức thời kết hợp với cơ nhiệt 

- Tính toán và giảm thiểu ứng suất dư 

- Xác định các điểm lạnh/điểm nóng bằng mô phỏng nhiệt hoặc cơ nhiệt 

- Xác định các vấn đề trong sản xuất 

- Mô phỏng ảnh hưởng của bộ phận trong buồng in 

1.4. Quy trình PBF và phân tích khuyết tật 

- Phương pháp tiếp cận đa quy mô 

- Dự đoán lỗi nhanh chóng  

- Tối ưu hóa tham số cục bộ 

- Dựa trên mô hình số - phân tích lai cho phép ghi lại lịch sử nhiệt độ và dự đoán khuyết tật ở cấp độ từng lớp in. 

- Mô phỏng và giảm thiểu rủi ro về thiếu độ liên kết, xuất hiện bong bóng hoặc độ nhám bề mặt

 

II. Autodesk Netfabb

Về thiết kế và mô phỏng 3D, chuyên kỹ thuật và phần mềm giải trí, Autodesk là công ty hàng đầu thế giới. Họ tạo ra phần mềm cho các lĩnh vực sản xuất, truyền thông, giải trí, kỹ thuật, kiến trúc và xây dựng. Autodesk là phần mềm được thiết kế đặc biệt để tối ưu hóa các mẫu in sản xuất bồi đắp (in 3D). 

Autodesk Netfabb là phần mềm được thiết kế đặc biệt để tối ưu hóa các mô hình cho sản xuất phụ gia (in 3D) và cung cấp nhiều chức năng mô phỏng in 3D. Dưới đây là một số chức năng mô phỏng chính của Netfabb:

 

1. Mô phỏng quy trình in: 

1.1 Mô phỏng thiêu kết laser trên nền bột (PBF) và lắng đọng năng lượng định hướng (DED): 

Netfabb có thể mô phỏng các quy trình in 3D kim loại này để dự đoán các vấn đề tiềm ẩn trước khi in. Điều này giúp xác định các vấn đề như: 

- Cong vênh: Làm mát không đều có thể khiến mô hình bị cong hoặc vênh. 

- Nứt vỡ: Các ứng suất dư từ quá trình in có thể dẫn đến nứt vỡ. 

- Liên kết yếu: Độ bám dính kém giữa các lớp có thể ảnh hưởng đến độ bền của thành phẩm cuối cùng. 

1.2 Tạo file PRM: 

Netfabb có thể tạo các file PRM dựa trên vật liệu và thông số quy trình bạn chọn. Các file PRM chứa thông tin quan trọng cho việc mô phỏng chính xác, dẫn đến dự đoán đáng tin cậy hơn.

 

2. Phân tích vật liệu: 

Phần mềm mô phỏng Netfabb giúp đánh giá tính tương thích của mô hình của bạn với các vật liệu in 3D khác nhau. Điều này có thể xác định các vấn đề tiềm ẩn như co ngót hoặc nứt vỡ do đặc tính của vật liệu.

 

3. Các công cụ phân tích khác: 

3.1 Tối ưu hóa cấu trúc hỗ trợ: Netfabb giúp bạn tối ưu hóa vị trí và thiết kế của các cấu trúc hỗ trợ, cần thiết cho các chi tiết nhô ra trong quá trình in nhưng cũng có thể lãng phí vật liệu và thời gian. 

3.2 Phân tích ứng suất dư: Phần mềm có thể mô phỏng các ứng suất dư tích tụ trong mô hình của bạn trong quá trình in, điều này có thể ảnh hưởng đến độ bền và hiệu suất của nó.

Ảnh chụp màn hình phần mềm mô phỏng Netfabb của Autodesk

Ảnh chụp màn hình phần mềm mô phỏng Netfabb của Autodesk

 

III. Ansys Additive Print 

Ansys Additive Print là một giải pháp hiệu quả trong việc mô phỏng các quy trình Sản xuất Bồi đắp (AM) kim loại, còn được biết đến là Công nghệ in 3D. Với độ chính xác cao trong mô phỏng cùng với giao diện dễ sử dụng, nó giúp các kỹ sư tiết kiệm thời gian xây dựng và kiểm tra các chi tiết của thiết kế trước khi chúng được in thực tế.

Phần mềm Ansys Additive Print (Ansys)

Phần mềm Ansys Additive Print (Ansys)

 

1. Chức năng chính của phần mềm mô phỏng Ansys Additive Print 

Như đã nói ở trên, phần mềm mô phỏng Ansys Additive Print của công ty ANSYS chủ yếu tập trung vào các quy trình sản xuất bồi đắp kim loại (Additive Manufacturing), giúp tiết kiệm thời gian và xây dựng các bộ phận chính xác. Phần mềm mô phỏng Ansys Additive Print sẽ cung cấp cho người dùng những chức năng sau: 

1.1. Mô phỏng quy trình sản xuất bồi đắp (in 3D kim loại):  

- Xây dựng chính xác các chi tiết của vật liệu 

- Cung cấp thông tin chuyên sâu về các biến dạng tiềm ẩn và các khu vực có thể bị ảnh hưởng 

- Phân tích xử lý hậu kỳ nâng cao thông qua Ansys Workbench Additive.

 

Quá trình mô phỏng bằng Ansys Additive Print (ANSYS)

Quá trình mô phỏng bằng Ansys Additive Print (ANSYS)

 

1.2. Mô phỏng giúp dự đoán các hiện tượng có thể xảy ra

- Phân tích sự phân bổ và thay đổi nhiệt, cũng như các vấn đề tiềm ẩn như quá nhiệt hoặc làm mát không đều.

- Ứng suất và biến dạng: hiện tượng cong vênh, ứng suất dư và khả năng nứt trong quá trình in.

- Dự đoán sự cố của lưỡi dao  

1.3. Tối ưu thiết kế 

- Thiết kế các cấu trúc hỗ trợ hiệu quả để ngăn ngừa biến dạng trong quá trình in và tự động bù méo.  

- Tính toán khả năng cong vênh, từ đó điều chỉnh thiết kế để đạt được hình dạng mong muốn cuối cùng. 

- Dự đoán và mô phỏng sự hình thành cấu trúc vi mô của vật liệu 

1.4. Quản lý dữ liệu: Người dùng có thể xác định và quản lý các đặc tính vật liệu cụ thể cho loại bột hoặc dây kim loại đã chọn được sử dụng trong quy trình in.

 

IV. Siemens Simcenter STAR-CCM+:

Quá trình mô phỏng bằng Ansys Additive Print (ANSYS)

 

Simcenter STAR-CCM+ là phần mềm mô phỏng in 3D hàng đầu của Siemens, cung cấp các chức năng mạnh mẽ để dự đoán và tối ưu hóa quy trình in 3D của bạn. Đây là một phần mềm CFD đa vật lý cho phép các kỹ sư CFD mô phỏng sự phức tạp và khám phá khả năng của các sản phẩm hoạt động trong điều kiện thực tế.

 

1. Mô phỏng quy trình in: 

- Dự đoán các vấn đề tiềm ẩn như cong vênh, nứt vỡ và liên kết yếu trước khi in. 

- Tối ưu hóa cài đặt in như nhiệt độ, tốc độ in và mật độ lấp đầy để đạt được kết quả tốt nhất. 

- Giảm thiểu lãng phí vật liệu bằng cách mô phỏng chính xác quy trình in.

 

2. Phân tích vật liệu: 

- Đánh giá tính tương thích của vật liệu và dự đoán cách vật liệu sẽ phản ứng trong quá trình in. 

- Tối ưu hóa cấu trúc mô hình để giảm thiểu ứng suất và biến dạng.

 

3. Hỗ trợ cấu trúc: 

Tự động tạo cấu trúc hỗ trợ để đảm bảo mô hình được in chính xác.

 

4. Phân tích chi phí: 

Ước tính chi phí in 3D mô hình của bạn.

 

5. Ngoài ra, Simcenter STAR-CCM+ còn cung cấp: 

- Giao diện trực quan và dễ sử dụng. 

- Khả năng tích hợp với các phần mềm CAD và CAE khác. 

- Cộng đồng người dùng lớn và tài nguyên hỗ trợ phong phú.

 

Simcenter STAR-CCM+ mô phỏng dòng chảy động lực

Simcenter STAR-CCM+ mô phỏng dòng chảy động lực

 

V. FLOW 3D 

FLOW-3D là phần mềm CFD (Computational Fluid Dynamics - Cơ học chất lỏng) chính xác, nhanh chóng, giúp giải quyết các vấn đề khó khăn nhất về dòng chảy bề mặt tự do. Là người tiên phong uy tín trong ngành CFD, phần mềm FLOW-3D là giải pháp toàn diện, hiệu quả cho các vấn đề về thủy lực và dòng chảy bề mặt tự do.

Mô phỏng ô tô trượt nhiên liệu (FLOW-Science)

Mô phỏng ô tô trượt nhiên liệu (FLOW-Science)

 

Một số sản phẩm hỗ trợ quá trình mô phỏng CFD ấn tượng của Flow-3D: FLOW-3D HYDRO, FLOW-3D CAST, FLOW-3D AM, FLOW-3D POST, FLOW-3D WELD, FLOW-3D CLOUD, FLOW-3D (x). 

1. Chức năng chính của FLOW-3D 

FLOW-3D có khả năng mô phỏng các khía cạnh của các quy trình in 3D khác nhau, bao gồm phản ứng tổng hợp bột, DED và Binder Jetting. Phần mềm này hữu ích cho các phòng nghiên cứu và các trường đại học đang phát triển bột kim loại mới cho sản xuất bồi đắp. 

1.1. Mô phỏng CFD hoàn chỉnh và linh hoạt 

- Cho phép các kỹ sư nghiên cứu hành vi động học của chất lỏng và khí trong một loạt các ứng dụng công nghiệp và quy trình vật lý 

- Thiết kế thử nghiệm, cải thiện hiệu suất sản phẩm bằng cách xác định các thông số thiết kế tối ưu. 

- Phục vụ cho nhiều ngành công nghiệp: vi lỏng, thiết bị y tế sinh học, cơ sở hạ tầng dân dụng nước, hàng không vũ trụ, sản phẩm tiêu dùng, sản xuất bồi đắp, in phun, hàn laser, năng lượng và ô tô.

 

Mô phỏng nhảy thủy lực (FLOW-Science)

 

Mô phỏng nhảy thủy lực (FLOW-Science)

 

1.2. Tự động hóa  

- Tự động chạy các bộ tham số được xác định trước, trích xuất kết quả mô phỏng và tạo đầu ra đồ họa 

- Dự đoán và phân tích sự phát triển của ứng suất dư trong phần được in  

- Xác định các khu vực dễ bị xốp và các khuyết tật khác, cho phép tối ưu hóa các thông số in để giảm thiểu sự xuất hiện của chúng   

1.3. Tối ưu hóa và xử lý hàng loạt vào quy trình làm việc CFD 

- Tối ưu hóa bằng đồ họa và trực quan 

- Kết nối các nút bên ngoài như Solidworks, Rhino và Excel để cung cấp thông tin động vào mô phỏng của bạn 

- Xác định và nghiên cứu hình học tham số nâng cao,  các tham số mô phỏng cần thiết để đạt được kết quả mong muốn 

 

Với 5 phần mềm mô phỏng kim loại 3D "bá đạo" nhất hiện nay, bạn đã sẵn sàng chinh phục thế giới kim loại đầy tiềm năng và sáng tạo. Hãy lựa chọn phần mềm phù hợp nhất với nhu cầu và mục đích của bạn để bắt đầu hành trình mô phỏng và tạo ra những điều phi thường!

 

Vinnotek là một trong những công ty đi đầu trong ngành công nghiệp in 3D kim loại tại Việt Nam. Chúng tôi hiện cung cấp các máy móc, phần mềm, và giải pháp in 3D nhằm tối ưu hóa cũng như hiện đại hóa quy trình sản xuất của các doanh nghiệp.

 

------------------------------ 

THÔNG TIN LIÊN HỆ: 

☎Số điện thoại: (+84)905300382 

📬Email: sales@vinnotek.com 

💻Website: https://vinnotek.com/ 

⚡LinkedIn: https://tinyurl.com/VINNOTEKlinkedin 

⚡Facebook: https://tinyurl.com/VINNOTEK 

article